Logo ČVUT
ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE
STUDIJNÍ PLÁNY
2018/2019

Biotransport

Přihlášení do KOSu pro zápis předmětu Zobrazit rozvrh
Kód Zakončení Kredity Rozsah Jazyk výuky
17PMP2BTR Z,ZK 4 2+1 česky
Přednášející:
Pavel Kučera (gar.)
Cvičící:
Pavel Kučera (gar.), Ksenia Sedova, Jana Štěpanovská
Předmět zajišťuje:
katedra přírodovědných oborů
Anotace:

Transportní proces je základem všech funkcí živého organismu. Mechanizmy, jakými tyto procesy probíhají, a modely, které je popisují, jsou předmětem tohoto kurzu. Od základů termodynamiky a buněčné organizace bude transport popsán z hlediska molekulární struktury, jejich funkcí a vlastností, a jejich integrace do tkání a orgánů. Kurz bude zajímavý pro studenty, kteří chtějí porozumět a vysvětlit transportní experimenty v biologických systémech a předpovídat výkonost nebo chování z transportních dat. Přednášky budou obsahovat úlohy k řešení a některé budou doplněny demonstracemi.

Požadavky:

Podmínky zápočtu: Účast na cvičeních bez absence, všechny absence je tedy nutné nahradit.

Z praktických cvičení je možné vypracovat a do 14 dnů odevzdat protokol, který bude obodován. Protokoly musí být odevzdány elektronicky nebo tištěné. Protokoly jsou bodově ohodnocené, vliv bodů na závěrečné hodnocení je 35%.

Pokud student protokol včas neodevzdá, ale úlohy se zúčastnil, má nárok na zápočet s 0 body za danou úlohu.

Podmínky zkoušky: Zkouška je formou testu s výpočetními příklady, trvá 3 hodiny a skládá se z 12-15 otázek. Lze se zúčastnit pouze s uděleným zápočtem, tj. účast na cvičeních byla 100%ní a všechny absence byly nahrazeny.

Osnova přednášek:

1.Membránová termodynamika (totální chemicky potenciál, rovnováhy na buněčné membráně, pasivní a aktivní transport: kloasifikace, mechanizmy, energetika, kinetika, regulace, otevřený systém, disipační struktury, spražený transport, Onsagerovy fenomenologické rovnice)

2.Buňka (struktura a základní funkce živočišné buňky, model plazmatické membrány, vnitřní uspořádání buňky, buněčná polarita, intracelulární transporty, buněčná homeostása, energetika: katabolizmus substrátů, chemiosmotická teorie tvorby ATP)

3.Membránové proteiny (klasifikace, molekulární struktura, genetické manipulace, selektivita, afinita, konformační změny, modulace buněčných transportů, struktura a funkce Na-K-ATPázy)

4.Nervová signalizace (elektrofyziologie neuronu: klidový a aktivovaný potenciál (fenomenologie), voltage clamp & patch clamp: iontové kanály a transporty podmiňující excitabilitu, modelování vzniku a šíření vzruchu, demonstrace: elektrofyziologie isolovaného nervu

5.Vznik a užití mechanické síly (struktura, funkce a regulace kontraktilních proteinů, aktino-myosinový cyklus a energetika kontrakce, svalová aktivace: nervo-svalový přenos, reflexní a volní funkce, komunikace, konvekční transport: krevní oběh a ventilace)

6.Transcelulární transport (organizace a transporty na epiteliálních rozhraních, techniky výzkumu: radioaktivní stopování, Ussinguv přístup, farmakologická intervence

Epiteliální transportéry: klassifikace, kinetika, specificita, stechiometrie, filtrace, sekrece, absorpce (krevní kapilára, trávicí systém, ledvina), demonstrace: transepiteliální transport sodíku

7.Transport plynů (parciální tlak a difuze plynů, výměna plynů v plicích a ve tkáních, transport plynů v krvi)

8.Umělé orgány (hemodialýsa, arteficiální ventilace, krevní okysličování ...)

Osnova cvičení:

1.Membránová termodynamika

2.Buňka

3.Membránové proteiny

4.Nervová signalizace (demonstrace: elektrofyziologie isolovaného nervu)

5.Vznik a užití mechanické síly

6.Transcelulární transport (demonstrace: transepiteliální transport sodíku)

7.Transport plynů

8.Umělé orgány

Cíle studia:

Získat solidní přehled o integraci funkčních systémů s uplatněním pro technologický vývoj.

Seznámit se s principy vyšetřovacích metod užívaných ve fyziologii a medicíně.

Být schopen hledat otevřené problémy a navrhnout jejich řešení.

Studijní materiály:

1.Podklady pro přednášky Kučera, P. (k dispozici předem)

2.Fourier,R.L. Basic Transport Phenomena in Biomedical Engineering. 2nd ed. CRC Press, 2006, 472 p. ISBN: 1-591-69026-9 (doporučená)

3.Truskey, G.A. Yuan, F., and Katz, D.: Transport

Phenomena in Biological Systems. 1st ed. Prentice Hall:

Pearson, NewJersey, USA, 2004. 811 pp. (2nd ed. 2009) (doporučená)

4.Morton H. Friedman:Principles and Models of Biological

Transport, 2nd ed. Springer, 2008, 510 p. 150 illus., ISBN:

978-0-387-79239-2 (pro hlubší porozumění a matematickou formulaci)

Poznámka:

Předmět byl podpořen projektem RPAPS 2017 Inovace předmětů Elektrofyziologie a Biosystém člověka na FBMI ČVUT

Rozvrh na zimní semestr 2018/2019:
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
místnost KL:B-326_N
Kučera P.
08:00–11:50
(přednášková par. 1)
Kladno FBMI
Učebna
místnost KL:A-110
Piorecký M.
Štěpanovská J.

16:00–19:50
LICHÝ TÝDEN

(přednášková par. 1
paralelka 1)

Kladno FBMI
Laboratoř systémové fyziologie
St
Čt

Rozvrh na letní semestr 2018/2019:
Rozvrh není připraven
Předmět je součástí následujících studijních plánů:
Platnost dat k 23. 5. 2019
Aktualizace výše uvedených informací naleznete na adrese http://bilakniha.cvut.cz/cs/predmet4717506.html